Antibiotika kan reducere immuncellernes evne til at dræbe bakterier

Antibiotika virker normalt sammen med en organismes immunsystem for at eliminere en infektion. Imidlertid, stofferne kan have brede bivirkninger, herunder eliminering af "gode" bakterier i løbet af bekæmpelsen af ​​et patogen. En ny undersøgelse ledet af forskere fra Broad Institute of MIT og Harvard, MIT, og Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering har vist, at antibiotika også kan reducere museimmuncellers evne til at dræbe bakterier, og at ændringer i det biokemiske miljø, som direkte fremkaldes af behandling, kan beskytte det bakterielle patogen. Værket blev offentliggjort i dag i Cellevært og mikrobe .

"Antibiotika interagerer med celler, især immunceller, på måder, vi ikke havde forventet, " sagde co-first forfatter Jason Yang, en postdoc ved Broad Institute og MIT. "Og den biokemiske kontekst, ændret af antibiotika og celler i det omgivende væv, betyder noget, når du forsøger at forudsige, hvordan et lægemiddel kan virke i forskellige mennesker eller i forskellige infektioner."

I lyset af den voksende trussel om antibiotikaresistens, at forstå de utallige virkninger af antibiotika er også et kritisk mål for forskere og klinikere, der formulerer bedre behandlinger. Seniorforfatter James Collins - et institutmedlem hos Broad, professor ved MIT, og kernefakultetsmedlem ved Wyss Institute - og hans laboratorium har tidligere vist, at flere typer antibiotika kan beskadige mitokondrier i mus og i humane epitelceller, og at bakteriel modtagelighed for lægemidler kan påvirkes af små molekyler, kaldet metabolitter, frigives af celler som mellemprodukter af deres metaboliske reaktioner.

Yang og hans kolleger havde mistanke om, at antibiotikabehandling yderligere kunne ændre infektionens mikromiljø på måder, der påvirker bakterier og immunceller. At undersøge, holdet behandlede mus inficeret med Escherichia coli-bakterier med et almindeligt brugt antibiotikum kaldet ciprofloxacin, administreres gennem dyrenes drikkevand i koncentrationer i forhold til, hvad et menneske ville modtage, og kvantificerede de biokemiske ændringer.

Forskerne fandt ud af, at antibiotikabehandlingen fremkaldte systemiske ændringer i metabolitter - ikke ved at påvirke mikrobiomet, men ved at virke direkte på musevævene. Ved nærmere undersøgelse, holdet fastslog, at metabolitter frigivet af museceller gjorde E. coli mere modstandsdygtig over for ciprofloxacin. Antibiotikaeksponering svækkede også immunfunktionen ved at hæmme respiratorisk aktivitet i immunceller:Makrofager behandlet med ciprofloxacin var mindre i stand til at opsluge og dræbe E. coli-bakterier.

"Du antager generelt, at antibiotika vil påvirke bakteriecellerne betydeligt, og alligevel her ser de ud til at udløse reaktioner i pattedyrsceller, " sagde Collins. "Medikamenterne producerer ændringer, der faktisk er kontraproduktive for behandlingsindsatsen. De reducerer bakteriel modtagelighed for antibiotika, og stofferne i sig selv reducerer immuncellernes funktionelle fordele."

Resultaterne fremhæver potentialet af antibiotika til at modulere immunsystemet, og afsløre vigtigheden af ​​det metaboliske mikromiljø for at løse en infektion. "Aspekter af dette arbejde indikerer, at biokemisk mangfoldighed kan være en drivkraft for forskellige behandlingsresultater, " sagde Yang. "Hvis vi har en bedre forståelse af de specifikke virkninger, som antibiotika kan have på forskellige celler, som kan hjælpe os med at træffe beslutninger om, hvordan vi bedre kan behandle infektioner."

At omsætte resultaterne til menneskers sundhed vil kræve mere opfølgningsarbejde. "Vi er nødt til at lave yderligere dyreforsøg under en bredere vifte af forhold med et bredere udvalg af antibiotika, og potentielt måle metabolitter hos humane patienter under behandling, for at se, hvad der ellers kunne ske, " sagde Collins.